Retro "Rayotron" öövalgus (1. osa): 16 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Sissejuhatus

1956. aasta detsembris kuulutasid Atomic Laboratories Rayotronit loodusteaduste õpetajatele ja harrastajatele "esimeseks odavaks elektrostaatiliseks generaatoriks ja osakeste kiirendajaks" [1]. Rayotron oli ülisuur kummist rihmaga laetud Van de Graaff (VdG) generaator. on võimeline oma metallklemmilt 500 000 volti sädemeid välja viskama. VdG-d on elektromehaanilised näited kummist tallaga kingade üle vaiba segamisest ja seejärel maandatud metalleseme puudutamisest. Kuigi selle muljetavaldava masina poolt loodud efektne välklamp võib šokeerida pahaaimamatut Kui inimene on jalad alt ära võtnud, ei olnud tootja sõnul mikroampide tühjenemine tervele inimesele ohtlik.

Rayotroni negatiivselt laetud klemm tõrjus negatiivsed elektronid suletud klaasist toru pikkuses kõva vaakumi all aluses asuva sihtmärgini. Selle pingestatud osakeste kokkupõrge sihtmärgiga võimaldas kasutajatel läbi viia erinevaid füüsikalisi katseid (ja paljastasid ka kaitsmata isikud ohtlike röntgenipilvede vahetus läheduses [1]). Lõpuks lõpetas Atomic Laboratories ohutuse tõttu tootmise.

Kavandasin selle öövalguse austusavaldusena sajandi keskpaiga haridustehnoloogia unustatud tükile. Erinevalt algsest seadmest ei kiirga see poolläbipaistev mudel ohtlikku kiirgust ega riku teie päeva, jättes teile kummitava rohelise järelhelenduse:>). Rayotroni osakeste kiir on modelleeritud miniatuurse külma katoodvalgusega (CCL).

Samm: projekti ülevaade

I. Põhitoimingud

Asendasin originaalseadmes kasutatud mürarihma ja mootoriga rullmehhanismi koduseks kasutamiseks turustatava vaikse negatiivse ioongeneraatoriga. Toiteallikas tagab ionisaatori jaoks madalpinge alalisvoolu; mis juhib CCL -i. Lamp oli aksiaalselt paigaldatud plastist silindrisse, mis toetas tühjendusmaailma. CCL ja tugistruktuur kinnitati konsooli ülemisele paneelile.

II. Armatuurlaua kokkupanek

Konsooli armatuurlaud oli üks väheseid komponente, mis Rayotroni tootmisetapil muutusid. Neid muudatusi dokumenteerivad pildid ja kirjeldused erinevatest allikatest juhendasid paneeli kujundust; fotodel on varajased ja hilisemad Rayotroni mudelid. Kasutasin sajandi keskpaiga 50 mikromõõturit ionisaatori väljundi kuvamiseks, samuti vintage juhtnuppu ja lülituslüliteid koos märgutuledega. Arvesti ja juhtnupp päästeti kasutuselt kõrvaldatud elektroonikast.

(Lõbus fakt: seadme ohutusmärgis seadme põhjas hoiatas röntgenikiirguse eest töötamise ajal. Täiendava ettevaatusabinõuna soovitas tootja Rayotroni sulgeda betoontorust ehitatud punkrisse, et kaitsta kasutajat ja kõrvalseisjaid kiirgusmürgituse eest [2] !)

III. Papist konsooli komplekt

Konsool oli MacGyvered, pakkides ümber pappi, mis oli võetud kohalikult õuemüügilt ostetud 3-rõngaste köitjate virnast. Armatuurlaud ja plastist tugisammas, mille peal oli terminal, paigaldati konsoolile. Varasemas versioonis kasutati paneelil värvipritsmete jaoks kunstmetallist viimistlust, mistõttu projekt tundus liiga kaasaegne IMHO; nii otsustasin retro, räbal šika välimuse, et jätta mulje vanusest.

Füüsilised mõõtmed ei ole kriitilised, seega skaleerige projekti vastavalt vajadusele. Selle juhendi lõpuks on teil taskukohane kõrgepinge alalisvoolu (HVDC) allikas lihtsateks elektrostaatilisteks demodeks ja rad -öölamp ilma surmava kiirgusmürgituse probleemita, mis teie päeva rikub (halb sõnamäng, aga ma ei saanud seda teha) ei pea vastu:>). Lõpuks kasutage ionisaatoriga tervet mõistust. Vältige üllatusi - katkestage toide enne HV juhtmestikuga töötamist.

2. samm: osad ja tööriistad

Vähendasin ehituskulusid, kui võimalik, võtsin kasutatud või kasutuselt kõrvaldatud esemed ringlusse. Mõnda komponenti saab improviseerida. Näiteks 8 untsi karastusjoogipurk teeb odava tühjendusklemmi.

(Lõbus fakt: sajandi keskpaiga mudelil oli sfääriline tühjendusklemm. 60-ndate aastate uuendatud mudelis ilmus kurjakuulutav terminal, mis meenutas tõusva seenepilve [1, 2].

Vajalikud elektroonilised komponendid määratakse kindlaks igas etapis. Mitmed ehitamiseks vajalikud esemed on: papist lehed 3-rõngaste köitjatest; trükkplaadid; selge ja sinine lint; ühendus-/ kinnitusriistad; tsüanoakrülaat (CA) liim; isoleeritud projektijuhe; pliiats; näputäis klambrid; protraktor; joonlaud; liivapaber; käärid (või kommertspaberi lõikur); pihustusvärvid; ja Elmeri X-treme kooliliim, samuti erinevad käsitööriistad; elektriline puur, millel on erinevad otsikud ja jootmispliiats.

3. samm: elektroonika: ionisaator ja toiteallikas (mod või ostke üks)

Leidsin prügikambrist 1,50 dollari eest vintage Radio Shack Micronta ruumi ionisaatori. Ionisaatoril puudus algne toiteallikas, nii et häkkisin kaasaskantavast mustvalge televiisorist alalisvooluallikat (mäletate neid?).

Avasin korpuse ja vahetasin originaalse 12 VDC @ 1 ampriga trafo teise trafo vastu, kuna see oli roostes. Ettevaatust: kui teete seda, veenduge, et komponendid on uue trafo jaoks ette nähtud, vastasel juhul küpsetate alaldi vooluahelat! Paigaldasin uue trafo ja originaalse alaldi trükkplaadile ja jootsin komponendid kokku. Panin selle komplekti kõrvale hilisemaks instillatsiooniks, kui konsooli ehitus oli lõpetatud.

Ärge muretsege, kui te ei soovi aeganõudvat ümberehitust teha. Palju parem lahendus on kasutada kaubanduslikku toiteallikat. Leidsin garaažimüügist 12 VDC, 4 ampri adapteri, mis kuulus sülearvutile ja kasutasin seda koos ionisaatoriga ilma probleemideta (vt samm 14).

4. samm: konsooli kokkupanek: paigutus, lõikamine ja kohandamine armatuurlauale

Suurem osa selle projekti jõupingutustest kulus papist konsooli kujundamisele, valmistamisele ja viimistlemisele. Aja säästmiseks jätke järgmised sammud vahele ja kasutage lihtsalt tavalist kingakarpi. Tõeliste isetegijate sõdalaste jaoks: olge hõivatud ehitamisega!

Eemaldage sideainete plastkate, et saada papp instrumentide ja muude konsoolipaneelide jaoks. Küljendusmõõtur, juhtnupp, kaks lülitit ja kaks signaaltuld sobiva pikkuse, laiuse ja kahekordse paksusega papiribal. Asetasin lülitid ja tuled ristkülikukujulisse paigutusse. Lõika või puurige iga detaili paigaldamiseks sobiva suurusega augud. Laotasin iga augu ümber ja sisse õhukese liimikihi ning lihvisin seejärel peene paberiga, mis aitas liimi kõvenedes külgseina kuju säilitada.

Projekti varasem versioon sisaldas Discover Platinum kaardi reklaamvoldikut, et anda paneelile kunstmetallist viimistlus. Kärpisin brošüüri ja puurisin/lõikasin välja kinnitusavad. Jätsin umbes 5 mm piiri, et luua kontrastsus, kui paneeli pihustati heledaks. Suurema osa logo katmiseks lisati valimisplaat. (Lõpuks pihustasin kogu armatuurlaua pihustiga ja jätsin brošüüri kõrvale, kuna see oli kergesti värvitav.) Asetage paneel ja komponendid kõrvale.

(Lõbus fakt: originaalsed kasutusjuhendid on Bethesda, MD [3] riiklike tervishoiuinstituutide muuseumi raamatukogu püsikogus [3].)

5. samm: konsooli kokkupanek: joonistage, lõigake, joondage ja makett koos nurgaklambritega

Määrake konsooli suurus, võttes arvesse teie armatuurlaua mõõtmeid. Jätke piisavalt ruumi toiteallika ja ionisaatori paigaldamiseks. Samuti arvestage oma tugisamba soovitud kõrgust ja tühjendusmaailma läbimõõtu; skaalakonsooli vastavalt.

Joonistasin papile iga paneeli jaoks kontuuri ja lõikasin need siis välja. Külgpaneelid on horisontaalteljest allapoole kaldunud 23 kraadi, et parandada mõõturi, juhtnupu ja signaallampide nähtavust. Lõikasin väikese topeltpaksusega löögipaneeli korpuse esiosa sisestamiseks, et armatuurlauda täiendavalt toetada. (Valisin parema kvaliteediga korpuse jaoks kõigi paneelide jaoks kahekordse paksuse, välja arvatud ülemine paneel.)

Pärast paneelide lõikamist asetage need tasasele pinnale; kontrollige, kas servad ja nurgad on ühtlased. Liimige külg-, löögi-, selja- ja alumine paneel kokku kahekordse paksuse saavutamiseks. Klamber oma kohale. Lihvige ebaühtlased servad tasasele pinnale keskmise/peene paberiga. Pange paneelid ajutiselt kokku, kasutades näpisklambreid ja 2,5 cm nurgaklambreid, et teha pilti konsoolile. Asetage armatuurlaud konsoolile. Kontrollige ruudukujulisi nurki ja loputage servi. Nagu ühel fotol näidatud, kasutasin konsooli koos hoidmiseks sinist linti - SUUR VIGA! Ära tee seda! Servad peaaegu kunagi ei joondunud korralikult ja kogu konsool varises alati kokku, kui armatuurlaud paika pandi. Liimige kõik paneelid kokku, välja arvatud ülemine ja armatuurlaud. Kinnitage klambrite ja traksidega, kuni liim kuivab.

Ehitusnõuanne nr 1: puhaste ja puhaste servade saamiseks kasutage kaubandusliku kvaliteediga paberilõikurit, mis on saadaval FedExis või Staplesis! (Samuti värvige konsool sel hetkel, et vältida projekti lõpetamiseks hiljem riistvara eemaldamist.)

6. samm: konsooli kokkupanek: liimipaneel; Armatuurlaua kinnitamine

Ühtlased servad lihvimisploki ja vajadusel keskmise/peene paberiga. Konstruktsiooni terviklikkuse suurendamiseks puurige ava külje- ja tagapaneelide keskpunkti, et mahutada #8-32 x 1/2 tolli ümmarguse peaga masinakruvid, millel on lamedad seibid ja traksid, mis kinnitavad alumist paneeli; samuti puurige nende paneelide alumistesse nurkadesse trakside kinnitamiseks auk. Katke ava külgsein liimiga, sisestades ja keerates pliiatsiotsa mitu korda, enne kui liim kõveneb; lihvige augu ümber kergelt ühtlaseks. (BTW, ma arvasin, et löögipaneelile kinnitatud kruvid ja traksid olid visuaalselt häirivad, nii et ma eemaldasin need ja täitsin augud enne värvimist. Pingutage käsitsi kogu riistvara, sest see tuleb enne värvimist eemaldada.)

Leidke oma armatuurlaud. Kinnitage hinged sisemiste, vasakpoolsete ja parempoolsete nurkade külge #8-32 x 1/2 tolli masinakruvide ja lamedate seibidega. Asetage paneel konsoolile ja joondage see. Keerake hinged löögipaneeli sisemusse. Armatuurlaud peaks toetuma ühtlaselt iga külgpaneeli kaldpinnale. Käsitsi pöördemomendiga hingekruvid; lihvida paneeli servad, kuni need on külgpaneelidega ühtlased. Ettevaatust: armatuurlaud ei ole konsooli konfiguratsiooni tõttu loodud rohkem kui mitu kraadi liikuma! Juurdepääs konsooli siseküljele toimub ülemise paneeli kaudu; vaata järgmist sammu.

Ehitusnõuanne nr 2: puurige löögipaneeli ülemistesse nurkadesse suuruseaugud, et liigendeid saaks kergelt reguleerida

7. samm: konsooli kokkupanek: valmistage ette ülemine paneel ja joondage näidikupaneel

Märkus: see samm nõuab keskendumist ja sagedasi puhkepause!

Hingede paigutamiseks lõigake tagapaneeli vasakust ja paremast nurgast sälgud; asetage need nii, et need oleksid selja- ja külgpaneelide kõrgusega samal tasemel. Märkige, puurige ja valmistage ette kruvide augud. Paigaldage tagapaneeli välisküljele sobivad hinged. Veenduge, et ülemise paneeli esiserv on suletuna armatuurlaua ülaservaga ühtlane. Olge ettevaatlik, kui lihvite ühe või mõlema külgpaneeli horisontaalseid või kaldus servi vastavalt vajadusele, et tagada ülemine ja armatuurlaud. Liiga palju lihvimist põhjustab paneelide vahel tühimikke! Kinnitage ülemine paneel kindlalt kummipaeltega, nii et paneel jääks oma kohale. Hingedele pääsemiseks eemaldage armatuurlaud. Pöörake konsooli ja märkige ülemise paneeli kruviavad.

Ehitusnõuanne nr 3: kaldenurgaga armatuurlaua siseserva liivapaberiga, et parandada ülemise paneeli sobivust

Kasutasin vaheseinana iga hinge ja ülemise paneeli vahel kahte kohvisegisti, et vähendada sidumist avamise ja sulgemise ajal. Pulgad lõigati mõõtu, liimiti, virnastati kokku ja kinnitati enne aukude puurimist paneeli alumisele küljele. Pärast liimisin paneeli alumisele küljele vineerijäätme, et pakkuda täiendavat tuge tala torude kokkupanekuks hilisemas etapis.

Määrige liim piki ülemise paneeli esiserva ja armatuurlaua ülemist serva; hõõruge liimi pappi, et tugevdada paneelide servi ja nurki. Laske paneelidel kuivada; seejärel lihvige kõik servad ja nurgad peene paberiga.

8. samm: konsooli kokkupanek: kinnitus- ja löögiplaat; Kinnitage jalad

ID keskpunkt ülemise paneeli esiservas. Tsentreerige ja kinnitage magnetkinnitus kahe #4-40 ümmarguse masina kruviga, lameda ja lukustusseibiga. Ülemise paneeli välispinnale kruvitud puidutükk oli konsooli avamiseks mugav käepide. ID keskpunkt armatuurlaua ülaservas. Tsentreerige ja kinnitage löögiplaat masinakruvide abil. Ärge unustage puurida liiga suuri kinnitusavasid ja liimiga ette valmistada. Saak ja plaat nõuavad sobivat sobitamist. Kinnitage ülemise paneeli joondamine; seejärel paigaldage hinge kinnituskruvid ja seibid.

Jalgadena kasutasin nelja puidutükki kunstitarvete poest; igal tükil oli eelnevalt puuritud 3/16 "auk. Värvisin iga tüki enne puidust tüübli liimimist igasse. Puurisin 3/16" augu igasse põhjapaneeli nurka. Tüüblid hoidsid jalgu ajutiselt paigal. BTW, ärge liimige tükki enne, kui konsool on värvitud.

9. samm: tala toru kokkupanek: tugikolonn ja tühjenduskera

Algselt lõikasin kahelt äravisatud ravimipudelilt põhjad ära ja teipisin otsast lõpuni siniseks, et teha tugikolonn. Kolonn kinnitati, keerates viaali korgi konsooli kaane külge, nagu näidatud. Bummer … tume plastik hämardas sisevalgustust ja lint häiris visuaalselt tähelepanu.

Siin on lahendus: ostke riistvara- või plastmaterjalide kaupluse prügikastist selge akrüültoru. Leidsin raske plasttoru, mille välisläbimõõt oli sama kui õõnsa alumiiniumkera sissepääsuava (läbimõõt 8 cm; ostetud Teslathoni üritusel). BTW, kui teil pole tühjenduskera, kasutage dollaripoest pärit metallimaailma või isegi alumiiniumist karastusjoogipurki. Lõika metallist klambritega välja tugisamba sissepääsuava. BTW, salvestage viaali kork, mida kasutati kolonni kinnitamiseks konsooli kaane külge.

10. etapp: tala torude kokkupanek: lõikamis- ja lihvimistoorikud tsentreerivate rõngaste jaoks

Lõigake ühest papilehest kaheksa toorikut, mis on võrdne toru välisläbimõõduga. Puurisin igasse toorikusse keskmised augud, et mahutada 6 cm, #6-32 masinakruvi; asetas toorikud kruvile; kinnitasid need lukuseibi ja kinnitusmutriga, seejärel panid need elektrilise külviku külge. Ma jahvatasin toorikud kursusega, seejärel keskmise liivapaberiga, kuni kogu komplekt libises hõlpsalt läbi toru.

11. samm: tala torude kokkupanek: tsentreerimisrõngaste ettevalmistamine

Eemaldage masina kruvilt lõpetatud toorikud. Teil on vaja kahte 1/4 tolli nailonist kruvisolaatorit (P/N: B-IN-14S/4; väikesed osad). Tugevdage tsentraalne auk isolaatori läbimõõduga. Tehke kaks tsentreerimisrõngast liimimise teel, seejärel virnastades neli rõngast kokku. Kinnitage rõngad, kuni liim kuivab. Ma kasutasin klambritena 1-1/2 x 1/4 tolli poldi ja kahte 3-cm metallist lamedat seibi. Salvestage need osad, sest neid kasutatakse uuesti. Otsustage, kas soovite kinnitusrõngaid värvida. Paigaldage isolaator igasse rõngaste virna.

Valmistage ette kaks hambapasta tuubidest saadud korki, puurides ülaosast läbi 1/4 tolli augu, et valmistada CCL -ide jaoks kinnituskoonused. Soovi korral värvige koonuseid. Leidke kummist tihend, mis sobib korki hästi. Auk peaks olema teie lambi vastuvõtmiseks piisava läbimõõduga (P/N: 239610; Jameco). Kasutage kolonni aluse jaoks viaali korki, mis pärineb varasemast sammust. Asetage lameda seib viaali korgi sisse ankruna, seejärel asetage seibile kinnitusrõngas. Kinnitage viaali kork, seib ja rõngas konsooli kaane külge rõngaste kinnitamiseks kasutatava poldiga. Asetage koonus ajutiselt poldipea ja isolaatori huule kohale. Kinnitage komplekt mutri abil kaane külge. Ülemine koonuse komplekt on peaaegu identne alumise koonusega; aga ärge keerake osi kokku. Hoidke tükke kokku sinise lindiga, kuni need on liimimiseks valmis.

Asetage veerg viaali korgile. Langetage lamp veergu ja kinnitage, et see libiseb alumise koonuse tihendiavasse ja puudutab füüsiliselt poldipea. Sisestage ülemine komplekt (tihend allapoole) kolonni. Lamp peaks läbima tihendi ava, kuid mitte ulatuma rõnga pinnast kaugemale. Lõika tugisammas sobiva pikkusega või kasutage lambi tõstmiseks vaheseibidena rohkem seibisid. Kui olete õige kõrguse saavutanud, liimige ja seejärel kinnitage ülejäänud tasane seib ülemise kinnitusrõnga sõlme ülaosale. Eemaldage lamp.

Ehitusnõuanne nr 4: suurendage valgustust, eemaldades kummist tihendid ja sisestage teine lamp otse koonusehoidikutesse

12. samm: paigaldamine: tala toru ja tugikolonn; Armatuurlaud

Tühjendusklemm toetub tugirõngale. Konstrueerige see plastikplekist. Tehke valikulised elektronkiirte teravustamisrõngad, lõigates plastikust kõrreosad ja libistades need üle lambi (eemaldage need, nagu ma tegin, kui need põhjustavad lambi testimisel liiga palju valgust).

Kinnitage metallpoldiga viaali kork (alates punktist 9) konsooli kaane külge. Sisestage tala torusõlm korki. Ma sisestasin arvesti, juhtnupu, lülitid ja signaaltuled. Armatuurlaua vastavatesse aukudesse, et mõista, kuidas projekt välja näeb.

Samm 13: Paigaldamine: modifitseeritud alalisvooluallikas, ionisaator ja paneelikomponendid

Kinnitage muudetud toiteallikas ja ionisaator konsooli alusele. Kõva traat need kaks sõlme koos arvesti, lülitite, märgutulede ja kaitsmega. BTW, toitejuhtimisnupp armatuurlaua keskel on kaunistuseks; see pole funktsionaalne-see probleem lahendatakse eelseisva Rayotroni renoveerimise käigus.

14. samm: paigaldamine: kaubanduslik alalisvooluallikas

Kui kasutate kaubanduslikku toiteallikat (väga soovitatav!), Kasutage takjaribasid, et kinnitada seade konsooli aluse külge, seejärel kõva traadi ionisaator ja armatuurlaud.

15. samm: viimistlus: värvikonsool ja Gnd -elektroodi kinnitamine

Kui te ei värvinud konsooli 5. etapis: eemaldage ühendusseade, eraldage juhtpaneel konsoolist ja käepide ülemiselt paneelilt. Projekti lõpetamiseks kasutasin järgmisi värve:

Peakonsooli paneelid - läikiv mandel

Kaane- ja instrumendipaneelid - metallist hõbedast

Kaane käepide - vask

Paigaldasin ülemisele paneelile pigistusklambriga teleskoop -TV -antenni. Antenn, kui see oli ühendatud ionisaatori maandusvooluga, oli tühjenduselektrood.

Lülitage projekt sisse ja seejärel pikendage antenni vastavalt vajadusele, kuni saate terminalist 1 mm pidevaid heitmeid tõmmata. Reguleerige sädevahet mittejuhtiva esemega, näiteks plastpliiatsiga, kuni CCL annab pideva sära. Arvesti peaks näitama 15-20 mikroampsit. Teie Rayotron Night Light projekt on nüüd lõpule jõudnud!

16. samm: allikad

1. Baez AV. Rayotron (kõrgepingegeneraator ja röntgenkiirguse allikas). Ameerika J füüsika. 1957, 25: 499-501. Juurdepääs:

2. Miller E. Rayotroni elektrostaatilise generaatori ja osakeste kiirendi röntgenikiirguse testide aruanne. Rocksville, MD: USA tervishoiu, hariduse ja heaolu osakond. 1970. Juurdepääs:

3. Rayotroni kasutusjuhend. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Juurdepääs: